JP7232960B1 - コイル部品、送電装置、受電装置、電力伝送システム、及び電力伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化及び重量増加を抑制しつつ、性能を向上できるコイル部品を提供する。
【解決手段】一実施の形態に係るコイル部品１０では、第１平面コイル１１と、第１平面コイル１１に重ねられた第２平面コイル１２と、第１平面コイル１１における第２平面コイル１２と対面する面の反対の面を覆う部分を含み、磁性を有する保持体３０と、保持体３０における第１平面コイル１１と対面する面の反対の面と対面するように配置される磁気シールド部材２０と、を備える。第１平面コイル１１と第２平面コイル１２は、直列に接続される。そして、第２平面コイル１２の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である。
【選択図】図３

Description

本開示は、コイル部品、送電装置、受電装置、電力伝送システム、及び電力伝送方法に関する。

非接触で電力を伝送するワイヤレス電力伝送システムが普及しつつある。

電力を非接触で伝送する場合、コイルを含む共振回路に高周波の電流が流される。この場合、コイルにおいて表皮効果が生じ得る。表皮効果は、交流抵抗を増大させ、発熱による電力消費量の増加を招く。そのため、表皮効果は、伝送効率を低下させる原因になる。

コイルとしてリッツ線を用いた場合、表皮効果が抑制される。ただし、リッツ線は、多数のエナメル線を撚り合わせて形成されるため、製造コストが高く且つ製造に手間がかかる。一方で、渦巻形状且つ板状で、導線断面が矩形状の平面コイルを採用する技術も知られている（特許文献１参照）。このような平面コイルによれば、コイルのサイズによらず製造効率の向上が図れる。そのため、平面コイルは、コイルのサイズが大きくなり得る例えば電気自動車用の大電力のワイヤレス電力伝送システムに適している。

電気自動車用のワイヤレス電力伝送システムでは、送電装置が駐車場などの路面に設置され、受電装置が電気自動車に設置される。例えば電気自動車の用途で上記平面コイルを用いた場合には、送電装置及び受電装置のいずれにおいても特に高さ寸法を抑制できる。そのため、上記平面コイルは、スペースの制約が厳しく課される例えば車両分野において有益に機能する。

特開２０２０－４７６１４号公報

送電装置や受電装置などのコイルを組み込む装置では、一般に大型化及び重量の抑制が望まれる。この場合、大型化及び重量増加を抑制しつつ伝送性能が良好であれば一層望ましい。

本開示の課題は、大型化及び重量増加を抑制しつつ、性能を向上できるコイル部品、送電装置、受電装置、電力伝送システム、及び高効率の電力伝送方法を提供することである。

本開示の実施の形態は、以下［１］～［２２］に関連する。

［１］ 第１平面コイルと、前記第１平面コイルと重ねられた第２平面コイルと、前記第１平面コイルにおける前記第２平面コイルと対面する面の反対の面を覆う部分を含み、磁性を有する保持体と、前記保持体における前記第１平面コイルと対面する面の反対の面と対面するように配置される磁気シールド部材と、を備え、前記第１平面コイルと前記第２平面コイルは、直列に接続され、前記第２平面コイルの厚さは、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である、コイル部品。

［２］ 前記第１平面コイル及び前記第２平面コイルは、７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流を供給されるか、又は、７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流磁界を供給されるようになっている、［１］に記載のコイル部品。

［３］ 前記第１平面コイルの厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、［１］又は［２］に記載のコイル部品。

［４］ 前記第１平面コイルと前記第２平面コイルは隙間を空けて重なり、前記隙間は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、［１］乃至［３］のいずれかに記載のコイル部品。

［５］ 前記保持体は、前記第１平面コイルと前記第２平面コイルとが隙間を空けて重なる状態で前記第１平面コイルと前記第２平面コイルとを一体的に保持し、前記保持体は、前記第１平面コイルの側面を覆う部分と、前記隙間を充填する部分とをさらに含む、［１］乃至［４］のいずれかに記載のコイル部品。

［６］ 前記保持体は、樹脂と、前記樹脂に保持された磁性体粒子とを含む、［１］～［５］のいずれかに記載のコイル部品。

［７］ 前記保持体の比透磁率は、５．０以上である、［１］～［６］のいずれかに記載のコイル部品。

［８］ 前記保持体は、前記第２平面コイルから突出する壁部を含む、［１］～［７］のいずれかに記載のコイル部品。

［９］ 前記磁気シールド部材は、プレート状のフェライトを含む、［１］～［８］のいずれかに記載のコイル部品。

［１０］ 前記磁気シールド部材の比透磁率は、５００以上である、［１］～［９］のいずれかに記載のコイル部品。

［１１］ 前記第１平面コイル及び前記第２平面コイルはそれぞれ、それぞれの中心軸線に直交する方向に配列された複数のターン部を含み、前記第１平面コイルの前記複数のターン部のいずれかと、前記第２平面コイルの前記複数のターン部のいずれかとは、前記第１平面コイルの軸方向で部分的に重なり、前記第１平面コイルの軸方向で重なる前記第１平面コイルのターン部の一部と前記第２平面コイルのターン部の一部とは、互いに平行に延びる、［１］～［１０］のいずれかに記載のコイル部品。

［１２］ 前記第１平面コイルの材質と前記第２平面コイルの材質は、同じである、［１］～［１１］のいずれかに記載のコイル部品。

［１３］ 前記第１平面コイルのターン数及び前記第２平面コイルのターン数は、４以上１２以下である、［１］～［１２］のいずれかに記載のコイル部品。

［１４］ 前記第１平面コイル及び前記第２平面コイルは、一辺が８００ｍｍの正方形に収まるサイズである、［１］～［１３］のいずれかに記載のコイル部品。

［１５］ 前記第１平面コイルと前記第２平面コイルとの間に配置される偶数個の他の平面コイルをさらに備え、前記第１平面コイル、前記他の平面コイル、及び前記第２平面コイルは直列に接続され、前記他の平面コイルにおける前記第１平面コイルに接続される平面コイル及び当該平面コイルと異なる平面コイルのうちの少なくとも前記異なる平面コイルの厚さは、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である、［１］～［１４］のいずれかに記載のコイル部品。

［１６］ 前記他の平面コイルのうちの前記第１平面コイルに接続される平面コイルの厚さも、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である、［１５］に記載のコイル部品。

［１７］ ［１］～［１６］のいずれかに記載のコイル部品を備える、送電装置。

［１８］ ７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流を前記コイル部品に供給する高周波電流供給部をさらに備える、［１７］に記載の送電装置。

［１９］ ［１］～［１６］のいずれかに記載のコイル部品を備える、受電装置。

［２０］ 前記コイル部品で電磁誘導により生じる７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流を直流電流に変換する変換部をさらに備える、［１９］に記載の受電装置。

［２１］ 送電装置と、受電装置とを備え、前記送電装置及び前記受電装置のうちの少なくともいずれかが、［１］～［１６］のいずれかに記載のコイル部品を備える、電力伝送システム。

［２２］ ［１］～［１６］のいずれに記載のコイル部品を備える送電装置における前記コイル部品に、７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流を供給する工程と、前記送電装置で生じる磁界を受電装置で受信する工程と、を備える電力伝送方法。

本開示によれば、大型化及び重量増加を抑制しつつ、性能を向上できる。

一実施の形態に係るコイル部品が適用されるワイヤレス電力伝送システムを概略的に示す図である。 一実施の形態に係るコイル部品の斜視図である。 図２に示すコイル部品の分解斜視図である。 図２のＩＶ－ＩＶ線に沿うコイル部品の断面を俯瞰した斜視図である。 図２のＩＶ－ＩＶ線に沿うコイル部品の断面図である。 コイル部品の性能評価に関するシミュレーション結果を示すグラフを示す図である。 コイル部品の性能評価に関するシミュレーション結果を示すグラフを示す図である。 コイル部品の性能評価に関するシミュレーション結果を示すグラフを示す図である。 他の実施の形態に係るコイル部品の断面図である。

以下、図面を参照しながら一実施の形態について説明する。

なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」などの用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば「シート」は、フィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。

図１は、一実施の形態に係るコイル部品１０が適用されるワイヤレス電力伝送システムＳを概略的に示す。まず、ワイヤレス電力伝送システムＳ（以下、電力伝送システムＳと略す。）について図１を参照しつつ説明する。

＜ワイヤレス電力伝送システム＞
電力伝送システムＳは、送電装置１と、受電装置２とを備える。送電装置１は、コイル部品１０と、高周波電流供給部１Ａとを含む。送電装置１におけるコイル部品１０は、送電コイルとして機能する。高周波電流供給部１Ａは、送電コイルとしてのコイル部品１０に高周波電流を供給する。

受電装置２は、コイル部品１０と、変換部２Ａとを含む。受電装置２におけるコイル部品１０は、受電コイルとして機能する。変換部２Ａは、コイル部品１０で生じる高周波電流を整形する。変換部２Ａは、高周波電流を直流電流に変換する整流回路などを有する。変換部２Ａは、例えば複数のダイオードを含む全波整流回路と、平滑化コンデンサーと、を備えて構成されてもよい。

本実施の形態では、送電装置１及び受電装置２のそれぞれがコイル部品１０を含む。ただし、送電装置１及び受電装置２のうちの一方のみにコイル部品１０が用いられ、他方には異なる形式のコイル部品が用いられてもよい。

送電装置１から受電装置２にワイヤレス（非接触）で電力を伝送する際には、送電装置１が、高周波電流供給部１Ａから送電コイルとしてのコイル部品１０に所定の周波数の高周波電流を供給する。この際、コイル部品１０には、電磁誘導により磁界が生じる。そして、この磁界の影響で、受電装置２では、受電コイルとしてのコイル部品１０に高周波電流が生じる。すなわち、受電装置２は磁界を受信して電磁誘導により高周波電流を通流させる。変換部２Ａは、この高周波電流を直流電流に変換し、変換した直流電流を例えば図示しないバッテリに供給する。

一例として、以下で説明する実施の形態にかかるコイル部品１０は、７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下の交流電流を供給されるか、又は、７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下の交流磁界を供給される場合に、性能が向上するように作製されている。詳しくは、コイル部品１０は、７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流、特に８５ＫＨｚの交流電流を供給されるか、又は、７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流磁界、特に８５ＫＨｚの交流磁界を供給される場合に、特に性能が向上するように作製されている。したがって、高周波電流供給部１Ａは、コイル部品１０にとって望ましい交流電流に対応するように、一例として、７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下の交流電流、又は７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流、又は８５ＫＨｚの交流電流を供給してもよい。また、変換部２Ａは、交流磁界を供給された際に電磁誘導により生じる７５ＫＨｚ～１００ＫＨｚの交流電流、又は７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流、又は８５ＫＨｚの交流電流を、直流電流に変換するようになっていてもよい。

図１に示す電力伝送システムＳは、電力伝送方式として、磁界共鳴方式を採用している。ただし、本実施の形態に係るコイル部品１０は、電磁誘導方式の電力伝送システムで用いられてもよい。また、電力伝送システムＳは、電気自動車にワイヤレスで電力を伝送するシステムとして構成される。この場合、送電装置１は、道路、駐車場などに設置される。受電装置２は、電気自動車に設置される。

ただし、電力伝送システムＳの用途は、電気自動車への電力伝送に限られるものではない。例えば、電力伝送システムＳは、ドローンなどの飛行体、ロボットへの電力伝送に用いられてもよい。また、電力伝送システムＳは、海中における潜水艇や、探査ロボットへの電力伝送に用いられてもよい。また、コイル部品１０の用途は、ワイヤレス電力伝送システムに限られない。例えば、コイル部品１０は、トランス、ＤＣ－ＤＣコンバータ、アンテナなどに用いられてもよい。

＜コイル部品＞
以下、コイル部品１０について説明する。図２は、コイル部品１０の斜視図である。図３は、コイル部品１０の分解斜視図である。図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿うコイル部品１０の断面を俯瞰した斜視図である。図５は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿うコイル部品１０の断面図である。

図２乃至図５に示すように、コイル部品１０は、第１平面コイル１１と、第２平面コイル１２と、磁気シールド部材２０と、保持体３０と、第１接続端子５１と、第２接続端子５２と、を備えている。図３では、保持体３０が説明の便宜のために第１層３１と、第２層３２と、第３層３３と、壁部３４とに分割されて示されている。ただし、実際は、図５に示すように、第１層３１と、第２層３２と、第３層３３と、壁部３４はつなぎ目無く一体的に形成される。

第１平面コイル１１と第２平面コイル１２は直列に接続され、隙間を空けて重なっている。保持体３０は、第１平面コイル１１における第２平面コイル１２と対面する面の反対の面を覆う部分（図３及び図５に示す第１層３１の一部）を含む。磁気シールド部材２０は、保持体３０（正確には、保持体３０の前記覆う部分）における第１平面コイル１１と対面する面の反対の面と対面するように配置される。磁気シールド部材２０も、第１平面コイル１１における第２平面コイル１２と対面する面の反対の面を覆う部分を含む。詳しくは、磁気シールド部材２０は、第１平面コイル１１における第２平面コイル１２と対面する面の反対の面を、保持体３０における第１層３１を介して覆う部分を含む。なお、保持体３０を構成する第１層３１、第２層３２、第３層３３及び壁部３４についての詳細は後述する。

（第１平面コイル及び第２平面コイル）
第１平面コイル１１は渦巻形状であり、導電材料から形成される。本実施の形態では、第１平面コイル１１が銅から形成されるが、第１平面コイル１１は導電材料であればよく、アルミニウムなどから形成されてもよい。また、第１平面コイル１１は板状であり、図４及び図５に示すように、第１平面コイル１１が渦巻形状に周回する方向に直交する方向での第１平面コイル１１の断面形状は、矩形状である。

図２及び図３に示す符号Ｃ１は、第１平面コイル１１の渦巻形状の中心を通る第１平面コイル１１の第１中心軸線を示している。以下、第１平面コイル１１の軸方向と言う場合、その方向は、第１中心軸線Ｃ１上を延びる方向又は第１中心軸線Ｃ１に平行な方向を意味する。また、第１中心軸線Ｃ１に直交する方向を第１平面コイル１１の径方向と言う。

第１平面コイル１１は、複数のターン部１１ｎにより渦巻形状をなす導電体１１Ｅを有する。第１平面コイル１１の複数のターン部１１ｎは、渦巻形状の第１中心軸線Ｃ１に直交する方向に配列される。詳しくは、当該複数のターン部１１ｎは、渦巻形状の第１中心軸線Ｃ１から径方向の外方に向かって第１中心軸線Ｃ１から次第に離れるように接続される。そして、これにより渦巻形状が形成される。

ターン部１１ｎは、基本的には線状の導体部分が環状をなさずに第１中心軸線Ｃ１の周りを３６０度周回する形状である。いわゆる平面コイルである場合には、ターン部１１ｎの両端部は、径方向にずれる。複数のターン部１１ｎでは、或るターン部１１ｎの径方向の外方の端部に他のターン部１１ｎの径方向の内方の端部が接続し、他のターン部１１ｎが第１中心軸線Ｃ１から離れるように延びていく。

以下では、複数のターン部１１ｎのうちの第１中心軸線Ｃ１に最も近いものを、ターン部１１１と称す場合がある。また、ターン部１１１に接続するターン部を、ターン部１１２と称す場合がある。本実施の形態では、複数のターン部１１ｎが、７個のターン部１１１～１１７で構成される。以下において複数のターン部１１ｎのそれぞれに共通となる事項を説明する際には、基本的に、ターン部１１ｎと称す。

本実施の形態では、ターン部１１ｎが矩形状をなすように周回する。ただし、ターン部１１ｎは、円形をなすように周回する形状でもよい。なお、本明細書及び本開示で言う渦巻形状とは、螺旋状に巻いた平面曲線の形を意味する。ここで言う平面曲線には、図示のような折れ線状に曲がりつつ繰り返し周回する平面パターンも含む。また、言い換えると、渦巻形状は、第１平面コイル１１の第１中心軸線Ｃ１の周りを、次第に外側に位置するように周回する形状である。

第１中心軸線Ｃ１に最も近いターン部１１１の径方向の内方の端部（第１中心軸線Ｃ１に近い端部）は、第２平面コイル１２と電気的に接続される。図２及び図３に示す接続配線部１４は導電体であり、ターン部１１１と第２平面コイル１２とを直列に電気的に接続する。図示の接続配線部１４は、一例として第２平面コイル１２と一体に形成されている。接続配線部１４は、ターン部１１１に超音波接続などにより接続されてもよい。一方で、複数のターン部１１ｎのうちの第１中心軸線Ｃ１から最も離れるターン部１１７の径方向の外方の端部（第１中心軸線Ｃ１から離れる方の端部）は、第１接続端子５１と接続している。

ここで、第１平面コイル１１（ターン部１１ｎ）の径方向の内方とは、当該径方向において第１中心軸線Ｃ１に近づく方向を意味する。また、第１平面コイル１１（ターン部１１ｎ）の径方向の外方とは、当該径方向において第１中心軸線Ｃ１から離れる方向を意味する。また、第１中心軸線Ｃ１は、本実施の形態では次のようにして定められる。まず、最内周のターン部１１１の径方向の内方の端部から最内周のターン部１１１と相似の形状の線状の仮想ターン部を径方向の内方に渦巻形状をなすように順次描画していく。そして、直径１ｃｍ内に収まる仮想ターン部が描画できるまで描画を継続する。そして、直径１ｃｍ内に収まる仮想ターン部の径方向の内方の領域を、渦巻形状の周方向及び径方向に直交する方向に通過する線が、第１中心軸線Ｃ１として定められる。

本実施の形態における第１平面コイル１１は、一例として銅板から渦巻形状に打ち抜かれて形成される。ただし、第１平面コイル１１は、銅箔を渦巻形状にエッチングすることでも形成され得る。

第１平面コイル１１の厚さ（導電体１１Ｅの厚さ）は、例えば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下でもよい。また、第１平面コイル１１の半径（第１中心軸線Ｃ１から径方向で最も離れた部分までの距離）は８０ｍｍ以上でもよく、８０ｍｍ以上４５０ｍｍ以下でもよい。また、断面形状が矩形となる第１平面コイル１１（導電体１１Ｅ）のアスペクト比は、第１平面コイル１１（導電体１１Ｅ）の径方向幅（径方向での幅）を第１平面コイル１１（導電体１１Ｅ）の厚さで割ることにより定められる。第１平面コイル１１（導電体１１Ｅ）のアスペクト比は、２以上１２以下でもよいし、３以上１０以下でもよい。

磁界共鳴方式で電気自動車に電力を伝送する場合、１０ＫＨｚから２００ＫＨｚ、特に７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下、さらに７９ＫＨｚから９０ＫＨｚの高周波電流の周波数帯で、１Ｋｗ以上、望ましくは５Ｋｗ以上の電力を伝送可能とすることが望ましい。この場合、銅で形成される第１平面コイル１１の厚さは、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。また、第１平面コイル１１の厚さが大き過ぎると重量が増加し、例えば車載に望ましくない。そのため、第１平面コイル１１の厚さは、例えば２．０ｍｍ以下でもよいし、１．５ｍｍ以下でもよいし、１．０ｍｍ以下でもよい。また、電気自動車に電力を伝送する場合、過剰に大きいことは望まれず、サイズを制限されることがある。この観点で、第１平面コイル１１及び後述の第２平面コイル１２も、詳しくは第１平面コイル１１の導電体１１Ｅ及び第２平面コイル１２の導電体１２Ｅは、一辺が８００ｍｍの正方形に収まるサイズで形成されることが好ましい。

また、第１平面コイル１１の線幅（導電体１１Ｅの線幅）、すなわち各ターン部１１ｎの径方向幅（径方向での幅）は、特に限られない。ただし、例えば７９ＫＨｚから９０ＫＨｚの高周波電流の周波数帯で、１Ｋｗ以上、望ましくは５Ｋｗ以上の電力を伝送可能とすることを考慮すると、ターン部１１ｎの径方向幅は、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下でもよく、２ｍｍ以上１６ｍｍ以下、２ｍｍ以上１２ｍｍ以下、２ｍｍ以上８ｍｍ以下でもよい。また、第１平面コイル１１のターン数は、４以上１２以下でもよいが、特に限られない。

つづいて、第２平面コイル１２も渦巻形状であり、本実施の形態では、第２平面コイル１２が銅から形成される。第２平面コイル１２の材質は特に限られないが、第１平面コイル１１と同じ材質である。また、第２平面コイル１２も板状であり、図４及び図５に示すように、第２平面コイル１２が渦巻形状に周回する方向に直交する方向での第２平面コイル１２の断面形状は、矩形状である。

図２及び図３に示す符号Ｃ２は、第２平面コイル１２の渦巻形状の中心を通る第２平面コイル１２の第２中心軸線を示している。以下、第２平面コイル１２の軸方向と言う場合、その方向は、第２中心軸線Ｃ２上を延びる方向又は第２中心軸線Ｃ２に平行な方向を意味する。また、第２中心軸線Ｃ２に直交する方向を第２平面コイル１２の径方向と言う。

本実施の形態では、第２平面コイル１２が第１平面コイル１１と同軸になるように配置されている。つまり、第１平面コイル１１の第１中心軸線Ｃ１と第２平面コイル１２の第２中心軸線Ｃ２とが一致する、言い換えると、同一直線上に位置する。ただし、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２は、第１平面コイル１１の第１中心軸線Ｃ１と第２平面コイル１２の第２中心軸線Ｃ２とが互いに平行になるように重なってもよい。すなわち、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２は同軸でなくてもよい。

第２平面コイル１２も、複数のターン部１２ｎにより渦巻形状をなす導電体１２Ｅを有する。第２平面コイル１２の複数のターン部１２ｎは、渦巻形状の第２中心軸線Ｃ２に直交する方向に配列される。

複数のターン部１２ｎの接続態様や、位置に応じた呼称（ターン部１２１など）は、第１平面コイル１１のターン部１１ｎと同様である。本実施の形態では、第１平面コイル１１のターン数と第２平面コイル１２のターン数とが同じであり、複数のターン部１２ｎは、７個のターン部１２１～１２７で構成される。また、ターン部１２ｎは、ターン部１１ｎと同様に矩形状をなすように周回する。なお、ターン部１１ｎは、円形をなすように周回する形状でもよい。また、第１平面コイル１１のターン数と第２平面コイル１２のターン数とは異なってもよい。また、例えばターン部１２ｎが矩形状となり、ターン部１２ｎが円形状となる態様でもよい。

また、図４に示すように、本実施の形態では、第１平面コイル１１の複数のターン部１１ｎのいずれかと、第２平面コイル１２の複数のターン部１２ｎのいずれかとが、第１平面コイル１１の軸方向で部分的に重なっている。そして、第１平面コイル１１の軸方向で重なる第１平面コイル１１のターン部１１ｎの一部と第２平面コイル１２のターン部１２ｎの一部とは、それぞれが周回する方向が沿う状態で互いに平行に延びる。周回する方向が沿う状態とは、第１平面コイル１１が周回する方向と、第２平面コイル１２が周回する方向とが、点で交差するのではなく、同一線上で一定距離重なる状態を意味する。

以上のように互いに重なり且つ互いに平行に延びる第１平面コイル１１のターン部１１ｎの一部の長さと第２平面コイル１２のターン部１２ｎの一部の長さは、それぞれの全長の１／２以上でもよく、３／４以上でもよい。本件発明者は、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２とが互い平行に延びつつ重なる割合が多いほど、渦電流損失が抑制され得ることを知見している。

また、上述したように第１中心軸線Ｃ１に最も近いターン部１１１の径方向の内方の端部は、第２平面コイル１２と電気的に接続される。詳しくは、ターン部１１１の径方向の内方の端部は、第２平面コイル１２におけるターン部１２１の内方の端部に接続配線部１４を介して接続される。ここで、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２とが接続された際、第１平面コイル１１が第２平面コイル１２に接続されない端部（ターン部１１７の径方向の外方の端部）から第２平面コイル１２に接続される端部まで周回する方向は、第２平面コイル１２が第１平面コイル１１に接続される端部から第１平面コイル１１に接続されない端部（ターン部１２７の径方向の外方の端部）まで周回する方向と同じになる。これにより、電気抵抗が増大することが抑制される。

複数のターン部１２ｎのうちの第２中心軸線Ｃ２から最も離れるターン部１２７の径方向の外方の端部は、第２接続端子５２と接続している。なお、第２平面コイル１２（ターン部１２ｎ）の径方向の内方及び外方が意味する方向は、上述した第１平面コイル１１の径方向の内方及び外方の場合と同様に定められる。また、第２中心軸線Ｃ２の位置の決め方も、第１中心軸線Ｃ１の場合と同様に定められる。また、本実施の形態における第２平面コイル１２も、一例として銅板から渦巻形状に打ち抜かれて形成される。ただし、第２平面コイル１２は、銅箔を渦巻形状にエッチングすることでも形成され得る。

本実施の形態では、第２平面コイル１２の厚さ（導電体１２Ｅの厚さ）が、第１平面コイル１１の厚さよりも小さい。そして、第２平面コイル１２の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下になっている。

本件発明者は、磁気シールド部材２０及び保持体３０上に第１平面コイル１１と第２平面コイル１２とが重ねられる場合に、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にすることによって、所定の周波数帯での使用におけるコイル部品１０の性能が顕著に向上する現象が生じることを知見した。そのため、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にしている。上記所定の周波数帯は、通電する交流電流の周波数帯であり、具体的には７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下であり、７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下のときにコイル部品１０の性能が極めて顕著に向上する。なお、７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下とは異なる周波数帯での使用時には、第２平面コイル１２の好ましい厚さは変化する。

また、第２平面コイル１２の半径（第２中心軸線Ｃ２から径方向で最も離れた部分までの距離）は、第１平面コイル１１の場合と同様に、８０ｍｍ以上でもよく、８０ｍｍ以上４５０ｍｍ以下でもよい。また、断面形状が矩形となる第２平面コイル１２（導電体１２Ｅ）のアスペクト比は、第１平面コイル１１の場合と同様に、２以上１２以下でもよいし、３以上１０以下でもよい。また、第２平面コイル１２の線幅（導電体１２Ｅの線幅）、すなわち各ターン部１２ｎの径方向幅（径方向での幅）は、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下でもよく、２ｍｍ以上１６ｍｍ以下、２ｍｍ以上１２ｍｍ以下、２ｍｍ以上８ｍｍ以下でもよい。また、第２平面コイル１２のターン数は、４以上１２以下でもよいが、特に限られない。

また、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２は隙間を空けて重なっている。この隙間は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下でもよい。隙間は特に限られるものではないが、隙間が小さすぎると、電流を供給した際に第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２で生じる渦電流損失が大きくなる傾向がある。また、隙間が大きくなり過ぎると、コイル部品１０の薄型化が損なわれる。

なお、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にすることによって、所定の周波数帯での使用におけるコイル部品１０の性能が顕著に向上する現象は、少なくとも、以上に例示したターン部１１ｎ，１２ｎの径方向幅（２ｍｍ～２０ｍｍ）及び第１平面コイル１１、第２平面コイル１２のターン数（４～１２）などを前提とする条件において生じることを本件発明者は実験やシミュレーションを通して確認している。ただし、本開示は、実施の形態で例示される条件に限られない。すなわち、例えば第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にすることによって、所定の周波数帯での使用におけるコイル部品１０の性能が顕著に向上する現象は、寸法やターン数などに限られずに生じ得る。

（磁気シールド部材）
磁気シールド部材２０は、磁気の透過及び／又は漏れ磁界の抑制のために設けられる。磁気シールド部材２０は、第１平面コイル１１、第２平面コイル１２及び保持体３０とは別体のシート状の部材である。磁気シールド部材２０が、第１平面コイル１１、第２平面コイル１２及び保持体３０と別体であるとは、磁気シールド部材２０が、これら第１平面コイル１１、第２平面コイル１２及び保持体３０に一体化されていないことを意味する。ただし、磁気シールド部材２０と保持体３０とが接着層などを介して接合されてもよい。磁気シールド部材２０は、平面視で第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２を包含する大きさに形成されている。磁気シールド部材２０は、第１平面コイル１１、第２平面コイル１２及び保持体３０と重なり、このうちの保持体３０と直接的に接する。

本実施の形態における磁気シールド部材２０は磁性を有し、磁性体を含む又は磁性体でなる。コイル部品１０では、第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２に電流が供給された際に磁界が生じる。このようなコイル部品１０で生じる磁界は、第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２の各中心軸線Ｃ１，Ｃ２に対して全方向に広がるように生じる。この際、磁気シールド部材２０は磁性を有することで、広がろうとする磁束線を各中心軸線Ｃ１，Ｃ２側に配向できる。また、コイル部品１０は車両に設置され得るが、この際、コイル部品１０で生じる磁界が他の車両部品側に流れると、車両部品に悪影響が生じる場合がある。このような場合に、磁気シールド部材２０は電流の発生に寄与しない漏れ磁界を抑制できる。

磁気シールド部材２０は好ましくは軟磁性体又はナノ結晶磁性体を含む。より具体的には、磁気シールド部材２０はフェライトを含む、好ましくはソフトフェライトを含む。本実施の形態では、磁気シールド部材２０が、プレート状のフェライトを含む。より詳しくは、磁気シールド部材２０は、複数のプレート状のフェライトをシート状に配列して構成されている。

磁気シールド部材２０の比透磁率は、５００以上でもよく、１０００以上でもよい。磁気シールド部材２０の比透磁率は、５００以上３０００以下でもよいし、１０００以上３０００以下でもよい。なお、本明細書における比透磁率は、周波数８５ＫＨｚで、環境温度２３度で測定した際の値である。

（保持体）
図４及び図５に示すように、保持体３０は、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２とを一体的に保持する。そして、保持体３０は、第１平面コイル１１における第２平面コイル１２と対面する面１１１Ａ及び当該面１１１Ａの反対の面１１１Ｂを覆い、且つ第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間の隙間を充填している。そして、保持体３０は、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間の隙間を充填することで第２平面コイル１２における第１平面コイル１１と対面する面１２１Ｂを覆う。

一方で、保持体３０は、第２平面コイル１２における第１平面コイル１１と対面する面１２１Ｂの反対の面１２１Ａを覆っていない。また、保持体３０は、第２平面コイル１２から第２平面コイル１２の軸方向に突出する壁部３４を含む。壁部３４は、第２平面コイル１２の軸方向で見た場合に螺旋形状であり、第２平面コイル１２に沿って延びている。

図３では、上述したように保持体３０が説明の便宜のために第１層３１と、第２層３２と、第３層３３と、壁部３４とに分割されて示されている。本実施の形態では、保持体３０が、実際上は、つなぎ目無く一体的に形成される第１層３１と、第２層３２と、第３層３３と、壁部３４とを含む。

第１層３１、第２層３２及び第３層３３は、第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２の軸方向で見た場合に、第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２の全体を包含する大きさに形成されている。第１層３１は、第１平面コイル１１における第２平面コイル１２と対面する面１１１Ａの反対の面１１１Ｂと、第１平面コイル１１の側面とを覆う部分である。そして、第１層３１は、磁気シールド部材２０と接する部分である。第２層３２は、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間に介在する部分である。すなわち、第２層３２は、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間の隙間を充填する部分である。第３層３３は、第２平面コイル１２の側面を覆う部分である。言い換えると、第３層３３は、第２平面コイル１２の側面の全体を径方向の内方及び外方から覆う部分である。そして、第３層３３における第２層３２と接続する面の反対面は、第２平面コイル１２の面１２１Ａと面一になっている。そして、壁部３４は、第２平面コイル１２の面１２１Ａと面一になる第３層３３の面から突出している。

保持体３０は全体として磁性を有し、すなわち、第１層３１、第２層３２、第３層３３及び壁部３４のそれぞれは磁性を有する。保持体３０は、磁性により渦電流損失や漏れ磁束を抑制したり、結合係数を高くしたりすることにより、コイル性能の向上を図る。保持体３０の比透磁率は、２．０以上であることが好ましく、２．０以上１０.０以下でもよい。保持体３０の比透磁率は、５．０以上であることがより好ましく、５．０以上１０.０以下でもよい。保持体３０の比透磁率は特に限られないが、大き過ぎると保持体３０の柔軟性や強度が不所望に損なわれる場合がある。したがって、保持体３０の比透磁率は２００以下でもよい。

また、保持体３０は壁部３４を備えることにより、コイル性能を効果的に向上できる。壁部３４の高さは特に限られるものではないが、例えば０．５ｍｍ以上でもよく、１．０ｍｍ以上でもよい。壁部３４の高さは高い程、渦電流損失の抑制効果が高くなり且つ結合係数を高くなる傾向がある。一方で、壁部３４は、高くなる程、根元を起点として破損しやすくなる傾向がある。そこで、壁部３４の高さは、例えば１０ｍｍ以下にしてもよい。なお、壁部３４は設けられなくてもよい。

本実施の形態における保持体３０は、一例として、樹脂と、磁性体で構成される複数又は無数の磁性体粒子と、を含む。磁性体粒子は、保持材料としての樹脂に保持される。

磁性体粒子は、フェライト特に軟磁性材料のフェライト、ナノ結晶磁性体、ケイ素鋼、電磁軟鉄、及びアモルファス金属のうちのいずれか又は二種以上から形成されてもよい。保持材料としての樹脂は、ガラス繊維強化ポリアミドでもよい。すなわち、当該樹脂は、熱可塑性樹脂（熱可塑性材料）としてのポリアミドと、ガラス繊維とを含む材料から形成されてもよい。ただし、保持体３０の形成材料は特に限られるものではない。

（接続端子）
図２及び図３に示すように、第１接続端子５１は、第１平面コイル１１におけるターン部１１７の径方向の外方の端部に接続されている。第２接続端子５２は、第２平面コイル１２におけるターン部１２７の径方向の外方の端部に接続されている。第１接続端子５１及び第２接続端子５２は、例えば高周波電流供給部１Ａ又は変換部２Ａとの接続の際に用いられ得る。第１接続端子５１とターン部１１７との接続及び第２接続端子５２とターン部１２７との接続は、超音波接合で行われてもよい。ただし、その接続手法は限られず、例えば導電性接着剤による接続が採用されてもよい。

＜コイル部品１０の性能評価シミュレーション＞
以下、本実施の形態にかかるコイル部品１０において第１平面コイル１１の厚さ及び第２平面コイル１２の厚さに複数の値を設定することによって行ったＱ値の算出シミュレーションについて説明する。シミュレーションは、ムラタソフトウェア株式会社製のＦｅｍｔｅｔ（登録商標）で行った。

シミュレーションの条件は、以下の２つのパターン（１）及び（２）の通りである。
（１）上述の実施の形態におけるコイル部品１０において第１平面コイル１１の厚さ及び第２平面コイル１２の厚さに複数の値を設定して、それぞれに対応するＱ値を算出した。
（２）上述の実施の形態におけるコイル部品１０において保持体３０における壁部３４を形成せずに、第１平面コイル１１の厚さ及び第２平面コイル１２の厚さに複数の値を設定して、それぞれに対応するＱ値を算出した。

パターン（１）、（２）において共通する条件は、以下の通りである。
・供給する高周波電流は、４０Ａであり、周波数は、８５ＫＨｚである。
・銅で形成される第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２の電気伝導率は、６．４５×１０^７［Ｓ／ｍ］である。
・磁気シールド部材２０の比透磁率は、３０００であり、保持体３０の比透磁率は、５．０である。
・図２に示すＩＶ－ＩＶ線の方向における第１平面コイル１１の導電体１１Ｅ及び第２平面コイル１２の導電体１２Ｅの幅は２００ｍｍであり、ＩＶ－ＩＶ線に直交する方向での第１平面コイル１１の導電体１１Ｅ及び第２平面コイル１２の導電体１２Ｅの幅は、２００ｍｍである。

上記シミュレーション（１）の結果を以下の表１に示す。表１の左側の縦欄には、第１平面コイル１１の厚さの複数の値が示されている。表１の上部側の横欄には、第２平面コイル１２の厚さの複数の値が示されている。そして、表中には、第１平面コイル１１の厚さと第２平面コイル１２の厚さの組合せに対応するＱ値が示されている。なお、左側の縦欄における「＊１」マークが付いた箇所は、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間の隙間の寸法が１．０ｍｍであることを示す。「＊１」マークが付いていない箇所は、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間の隙間の寸法が０．５ｍｍである。

上述したように、本件発明者は、磁気シールド部材２０及び保持体３０上に第１平面コイル１１と第２平面コイル１２とが重ねられる場合に、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にすることによって、所定の周波数帯での使用におけるコイル部品１０の性能が顕著に向上する現象が生じることを知見した。詳しくは、所定の周波数帯での使用において、第１平面コイル１１に重なる第２平面コイルの厚さが０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の間のいずれかに設定されたときに、コイル部品１０のＱ値の極大値が生じることを知見した。上記所定の周波数帯は、具体的には７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下の周波数帯であり、７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下である場合に確実にコイル部品１０の性能が向上する。

表１で示すシミュレーション結果では、例えば、第１平面コイル１１の厚さを０．５ｍｍで固定し、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との隙間を０．５ｍｍで固定した場合、第２平面コイル１２の厚さが０．５ｍｍから小さくなるにつれて、Ｑ値が増加する傾向が生じ、０．１５ｍｍ以下でＱ値が低下する傾向が生じている。そして、第２平面コイル１２の厚さが０．２～０．２７５ｍｍとなる条件の間に、Ｑ値の極大値が生じていることが理解できる。図６は、当該条件でのシミュレーション結果を示すグラフを示す図である。図６には、厚さに対応するＱ値がプロットされている。図６を参照すると、０．２～０．２７５ｍｍの間にＱ値の極大値が生じる設定があることが見受けられる。
また、表１の結果を検討すると、第２平面コイル１２の厚さが０．２～０．３ｍｍとなる条件の間においては、第１平面コイル１１の厚さと無関係に、高いＱ値（１７０～２１０程度）が得られている。ここで、第２平面コイル１２の厚さを０．３ｍｍから２０％程度増加させた場合又は０．２ｍｍから２０％程度減少させた場合でも、シミュレーションの結果を考慮すると、望ましい性能が得られると推認される。具体的には、第２平面コイル１２の厚さが０．１５ｍｍのときのＱ値は１６０．４であり、高い値になっている。また、第２平面コイル１２の厚さが過剰に小さくなると、Ｑ値が低下することが見受けられる。このような低下傾向、製造や取り扱いの観点を考慮すると、第２平面コイル１２の厚さは、０．１５ｍｍ以上であることが好ましいと推認される。

以上のようなシミュレーションの結果は、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にすることによって、所定の周波数帯での使用におけるコイル部品１０の性能が顕著に向上することを裏付けている。なお、第２平面コイル１２の厚さは０．２０ｍｍ以上０．２７５ｍｍ以下でもよいし、０．２２５ｍｍ以上０．２７５ｍｍ以下でもよい。これらの場合、より確実にコイル性能を高めることができる。

また、「第１平面コイル１１の厚さが０．５ｍｍで、第２平面コイル１２の厚さが０．５ｍｍで、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間の隙間が１．０ｍｍ」の場合のＱ値は、２０４．８である。これに対して、「第１平面コイル１１の厚さが０．５ｍｍで、第２平面コイル１２の厚さが０．５ｍｍで、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間の隙間が０．５ｍｍ」の場合のＱ値は、１９６．１である。この結果からは、隙間が大きいほど、性能が向上する傾向が存在すると推認される。隙間が小さくなると性能が下がる現象は、近接効果の影響により渦電流損失が増加することが原因と推認される。ただし、隙間が大きくなり過ぎると、薄型化が阻害される。そのため、隙間の望ましい値は、例えば０．５ｍｍ以上１．５ｍｍでもよい。

また、表１で示したシミュレーションにおいて第２平面コイル１２の厚さを０．２５ｍｍに固定して、第1平面コイル１１の厚さを変えた場合には、Ｑ値は第1平面コイル１１の厚さが厚い方が大きくなる傾向がある。これは、銅厚（第１平面コイル１１の厚さ）が大きいほど抵抗が低くなるためと考えられるが、厚さ１ｍｍくらいで飽和になり、それ以上厚くしても大幅な改善は見られなかった。一方で、第1平面コイル１１の厚さは０．２５ｍｍ程度に薄くしても、第１平面コイルを０．５ｍｍ程度に厚くした場合のいずれの条件と比較しても、十分に大きなＱ値が得られている。このことから、第１平面コイル１１の厚さに関しては、０．１ｍｍ程度でも高いＱ値が得られると推認される。したがって、第１平面コイル１１の厚さは、コイル部品の重量や経済性を考慮して、適宜設定されれば良いが、０．１ｍｍ以上の厚さを有することが望ましい。

続いて、上記シミュレーション（２）の結果を以下の表２に示す。表２には、表１と同様に厚さとＱ値との関係が示されている。

表２で示すシミュレーション結果では、例えば、第１平面コイル１１の厚さを０．５ｍｍで固定し、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との隙間を０．５ｍｍで固定した場合、第２平面コイル１２の厚さが小さくなるにつれて、Ｑ値が増加している。そして、第２平面コイル１２の厚さが０．２～０．３ｍｍとなる条件の間に、Ｑ値の極大値が生じていることが理解できる。また、第２平面コイル１２の厚さが０．２～０．３ｍｍとなる条件の間においては、第１平面コイル１１の厚さと無関係に、高いＱ値（１１５以上）が得られている。ここで、第２平面コイル１２の厚さを０．３ｍｍから２０％程度増加させた場合又は０．２ｍｍから２０％程度減少させた場合でも、シミュレーションの結果を考慮すると、望ましい性能が得られると推認される。

以上のようなシミュレーションの結果も、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にすることによって、所定の周波数帯での使用におけるコイル部品１０の性能が顕著に向上することを裏付けている。

また、以下の表３は、上述の（１）のシミュレーション条件において、供給する電流の周波数を、８５ＫＨｚから７９ＫＨｚと９０ＫＨｚとに変更した場合のシミュレーション結果を示している。

表３のシミュレーション結果からは、供給する電流の周波数が７９ＫＨｚ及び９０ＫＨｚの場合においても、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にすることにより、コイル部品１０の性能が顕著に向上することを確認できる。

以下、他のシミュレーションについて説明する。本シミュレーションでは、上述の実施の形態におけるコイル部品１０において第１平面コイル１１の厚さ及び第２平面コイル１２の厚さに複数の値を設定して、それぞれに対応するＱ値を算出した。

本シミュレーションでは、図２に示すＩＶ－ＩＶ線の方向における第１平面コイル１１の導電体１１Ｅ及び第２平面コイル１２の導電体１２Ｅの幅は３２６ｍｍであり、ＩＶ－ＩＶ線に直交する方向での第１平面コイル１１の導電体１１Ｅ及び第２平面コイル１２の導電体１２Ｅの幅は、３２６ｍｍである。これ以外の条件は、上述のシミュレーションと同じである。そして、第１平面コイル１１の厚さを０．５ｍｍで固定し、第２平面コイル１２の厚さが０．５ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．２ｍｍの場合のＱ値をシミュレーションした。シミュレーション結果は、以下の表４の通りである。

表４に示すシミュレーション結果からも、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にすることによりコイル部品１０の性能を顕著に向上できることが確認及び推認できる。

次に、さらに他のシミュレーションについて説明する。本シミュレーションでは、表１及び表２に結果を示したシミュレーションと同様に、以下の２つのパターン（１）及び（２）でシミュレーションを行った。
（１）上述の実施の形態におけるコイル部品１０において第１平面コイル１１の厚さ及び第２平面コイル１２の厚さに複数の値を設定して、それぞれに対応するＱ値を算出した。
（２）上述の実施の形態におけるコイル部品１０において保持体３０における壁部３４を形成せずに、第１平面コイル１１の厚さ及び第２平面コイル１２の厚さに複数の値を設定して、それぞれに対応するＱ値を算出した。
ただし、本シミュレーションでは、図２に示すＩＶ－ＩＶ線の方向における第１平面コイル１１の導電体１１Ｅ及び第２平面コイル１２の導電体１２Ｅの幅は４７０ｍｍであり、ＩＶ－ＩＶ線に直交する方向での第１平面コイル１１の導電体１１Ｅ及び第２平面コイル１２の導電体１２Ｅの幅は、５７０ｍｍである。そして、これ以外の具体的な条件は、上述のシミュレーションと同じである。

そして、パターン（１）について、第１平面コイル１１の厚さを０．５ｍｍで固定し、第２平面コイル１２の厚さが０．５ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．１５ｍｍの場合のＱ値をシミュレーションした。パターン（１）のシミュレーション結果は、以下の表５の通りである。パターン（２）については、第１平面コイル１１の厚さを０．５ｍｍで固定し、第２平面コイル１２の厚さが０．５ｍｍ、０．３０ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．１５ｍｍの場合のＱ値をシミュレーションした。パターン（２）のシミュレーション結果は、以下の表６の通りである。そして、パターン（１）のシミュレーション結果は、図７に示され、パターン（２）のシミュレーション結果は、図８に示される。

以上のシミュレーション結果からも、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下にすることによりコイル部品１０の性能を顕著に向上できることが確認及び推認できる。そして、図７及び図８に示すように、第２平面コイル１２の厚さが０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下となるときにＱ値の極大値が生じることが推認される。

＜コイル部品の用途＞
本実施の形態に係るコイル部品１０は、上述したワイヤレス電力伝送システムＳの送電装置１における送電コイルとして用いることができ、受電装置２における受電コイルとして用いることができる。

送電コイルとしてコイル部品１０を用いる場合、第１接続端子５１及び第２接続端子５２が図１で示したような高周波電流供給部１Ａ又は交流電源に接続される。高周波電流がコイル部品１０に供給されると、電流を、第１接続端子５１から第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２に流した後、第２接続端子５２から高周波電流供給部１Ａ又は交流電源に流すことができる。また、電流を、第２接続端子５２から第２平面コイル１２及び第１平面コイル１１に流した後、第１接続端子５１から高周波電流供給部１Ａ又は交流電源に流すことができる。これにより、平面コイル１１の中心軸線に沿う磁力線を含む磁界を発生させることができる。

一方で、受電コイルとしてコイル部品１０を用いる場合、第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２の内側を通過するように磁力線を含む磁界を受けることで、第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２に高周波電流を発生させることができる。そして、この高周波電流を、第１接続端子５１又は第２接続端子５２から外部の装置に供給できる。

また、コイル部品１０は、トランス、アンテナなどでも用いることができる。例えばトランスにおける一次側コイルとしてコイル部品１０が機能する場合には、第１接続端子５１及び第２接続端子５２が交流電源に接続される。そして、高周波電流を供給されることで、平面コイル１１の中央側から鉄心に磁束を供給できる。

以上に説明した本実施の形態にかかるコイル部品１０は、第１平面コイル１１と、第１平面コイル１１に重ねられた第２平面コイル１２と、第１平面コイル１１における第２平面コイル１２と対面する面の反対の面を覆う部分を含み、磁性を有する保持体３０と、保持体３０の前記覆う部分における第１平面コイル１１と対面する面の反対の面と対面するように配置される磁気シールド部材２０と、を備えている。そして、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２は、直列に接続され、第２平面コイル１２の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である。

このような本実施の形態にかかるコイル部品１０によれば、大型化及び重量増加を抑制しつつ、性能を向上できるようになる。一般的に考えると、コイルの厚さが大きい程、コイルにおいて高いインダクタンスが得られる傾向が生じると推認される。しかしながら、磁性を有する部材上に平面コイルが直列接続の状態で重なる構成においては必ずしもそのような傾向が生じるわけではないことを本件発明者は鋭意研究により知見した。そして、本件発明者は、磁気シールド部材２０及び保持体３０上に第１平面コイル１１と第２平面コイル１２とがこの順で重ねられる構成において所定の周波数帯における交流電流また交流磁界を供給する場合には、第１平面コイル１１の厚さとは無関係に、第２平面コイル１２の厚さが０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の間になるときに、Ｑ値の極大値が生じることについて知見した。この知見により、例えば厚さが０．５ｍｍの第２平面コイル１２を使用した場合よりも、厚さが０．２５ｍｍの第２平面コイル１２を使用したほうがコイル部品１０の性能を向上できることが判明した。

すなわち、このような知見に基づくコイル部品１０では、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下に設定することにより、第２平面コイル１２の薄型化が可能となる。そして、所定の周波数帯での使用においてコイル部品１０の性能を可及的に向上できる。これにより、コイル部品１０の全体のサイズの大型化及び重量増加を抑制しつつ、コイル部品１０の性能を向上できる。磁気シールド部材２０及び保持体３０上に第１平面コイル１１と第２平面コイル１２とがこの順で重ねられる構成において所定の周波数帯における交流電流また交流磁界を供給した場合に、第１平面コイル１１の厚さとは無関係に、第２平面コイル１２の厚さが０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の間においてＱ値の極大値が生じるという現象は、技術常識から予測し難い現象である。このような現象に基づき創案された上記コイル部品は、コイル部品の性能向上に大きく貢献する顕著な効果を奏するものであると確信する。

詳しくは、本件発明者は、第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２に７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下であって、特に７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流を供給するか、又は、７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下であって、特に７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流磁界を供給する場合に、第１平面コイル１１の厚さとは無関係に、第２平面コイル１２の厚さが０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の間になるときにＱ値の極大値が生じることを見出した。すなわち、第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下に設定する構成は、所定の周波数帯における交流電流また交流磁界として、７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下、特に７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流を供給されるか、又は、７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下、特に７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流磁界を供給される場合に、顕著に性能を向上させる。

また、以上のように第２平面コイル１２の厚さを０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下に設定する場合には、第１平面コイル１１の厚さが、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。この構成では、例えば比較的大電力の非接触電力伝送において要求される性能を充足しながら、コイル部品１０を極めて薄く且つ軽量に形成できる。したがって、極めて実用性に優れたコイル部品１０を提供できる。

また、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間の隙間は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下でもよい。この構成によれば、薄型化を阻害することなく、コイル部品１０の性能を効果的に向上できる。

また、本実施の形態では、保持体３０が、樹脂と、樹脂に保持された磁性体粒子とを含む。この場合、樹脂と第１平面コイル１１及び第２平面コイル１２との接合強度が向上し得るため、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２とを安定した状態で一体化できる。

また、保持体３０の比透磁率は５．０以上でもよい。この場合、保持体３０の透磁性によりコイル部品の性能を向上させることができる。また、保持体３０の比透磁率は、１０．０以下でもよい。この場合には、保持体３０の強度を適正に確保し且つ保持体３０と各平面コイル１１，１２との結合状態を強固にできる。

また、本実施の形態における保持体３０は、第２平面コイル１２から突出する壁部３４を含む。この構成では、コイル部品１０から送出する又は他のコイル部品から受け取る磁束の伝送効率を効果的に向上できる。

また、本実施の形態では、第１平面コイル１１の複数のターン部１１ｎのいずれかと、第２平面コイル１２の複数のターン部１２ｎのいずれかとが、第１平面コイル１１の軸方向で部分的に重なる。そして、第１平面コイル１１の軸方向で重なる第１平面コイル１１のターン部１１ｎの一部と第２平面コイル１２のターン部１２ｎの一部とは、互いに平行に延びる。この構成では、コイル部品１０の性能を効果的に向上できる。本構成によるコイル性能の向上は、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間で生じ得る渦電流損失などが抑制されることにより生じると推認される。

本件発明者は、例えば第２平面コイル１２の厚さが０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の間においてＱ値の極大点が生じるという現象は、コイルの表皮厚さと関連しており、コイルの表皮厚さに応じて、Ｑ値の極大値が生じる寸法条件が変動することを見出した。表皮厚さδは、以下の式で求められる。

δ＝１／√π・ｆ・μｒ・μ０・σ
ｆ：周波数、μｒ：コイルの透磁率、μ０：自由空間の透磁率、σ：コイルの導電率

表皮厚さδは、通電させる交流電流の周波数によって変化する。交流電流の周波数が７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下である場合、表皮厚さδは、０．１９～０．２１ｍｍ程度になる。そして、本件発明者は、表皮厚さδが、０．１９～０．２１ｍｍである場合、第２平面コイル１２の厚さがこの値に一致するか又は近くなる場合に、Ｑ値が顕著に向上するものと推認している。

以下、他の実施の形態にかかるコイル部品１０’について図９を参照しつつ説明する。図９は、コイル部品１０’の断面図である。上述の実施の形態と同様の構成部分には同一の符号を付して、説明を省略する。

コイル部品１０’は、第１平面コイル１１と第２平面コイル１２との間に配置される偶数個の他の平面コイル２０１，２０２をさらに備える。本実施の形態では、偶数個の他の平面コイル２０１，２０２が、第３平面コイル２０１と、第４平面コイル２０２とで構成される。ただし、偶数個の他の平面コイルは、４個、６個などの平面コイルで構成されてもよい。

そして、第１平面コイル１１、他の平面コイル２０１，２０２、及び第２平面コイル１２は直列に接続される。そして、他の平面コイル２０１，２０２における第１平面コイル１１に接続される第３平面コイル２０１及びこれと異なる第４平面コイル２０２のうちの少なくとも第４平面コイル２０２の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である。本実施の形態では、第３平面コイル２０１の厚さも、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である。さらに、第２平面コイル１２の厚さと、第３平面コイル２０１の厚さと、第４平面コイル２０２の厚さとが同じである。なお、第１平面コイル１１のサイズは上述の実施形態と同様の範囲であり、例えば厚さは、例えば０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下でもよい。また、第３平面コイル２０１の厚さを、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下から外れる値にする場合には、第３平面コイル２０１の厚さは、１．０ｍｍ以下でもよく、第１平面コイル１１の厚さと同じでもよい。

本実施の形態に係るコイル部品１０’によっても、大型化及び重量増加を抑制しつつ、性能を向上できる。より詳しくは、第１平面コイル１１、他の平面コイル２０１，２０２及び第２平面コイル１２に７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下であって、特に７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流を供給するか、又は、７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下であって、特に７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流磁界を供給する場合において、コイル部品１０’の性能を顕著に向上させることができる。

コイル部品１０’において、第１平面コイル１１の厚さを０．５ｍｍ、第３平面コイル２０１の厚さを０．２５ｍｍ、第４平面コイル２０２の厚さを０．２５ｍｍ、第２平面コイル１２の厚さを０．２５ｍｍとして、表１で示したシミュレーションの条件と同じ条件でＱ値をシミュレーションしたところ、Ｑ値は、２２７であった。
また、第１平面コイル１１の厚さを０．５ｍｍ、第３平面コイル２０１の厚さを０．５０ｍｍ、第４平面コイル２０２の厚さを０．２５ｍｍ、第２平面コイル１２の厚さを０．２５ｍｍとしてＱ値をシミュレーションしたところ、Ｑ値は、２０２であった。
これらに対して、４つの全ての平面コイルの厚さを０．５ｍｍとしてＱ値をシミュレーションしたところ、Ｑ値は、１０１であった。

以上のようなシミュレーション結果では、平面コイルを偶数個で重ね且つ通電される電流が７５ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下であって、特に７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の場合には、少なくとも磁性体（２０，３０）に最も近い第１平面コイル１１以外の平面コイルの厚さを、０．２５ｍｍにすることにより、コイル性能を向上させることができることが確認できる。シミュレーションの結果は省略するが、本件発明者らは、本実施の形態の構成においては、第１平面コイル１１以外の平面コイルの厚さが０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下の範囲の０．２５ｍｍと異なる値であっても、コイル性能を向上させることができることを確認している。

以上、本開示の実施の形態を説明したが、上述の実施の形態には種々の変更を加えてもよい。このような変形例も、本開示の技術的範囲に含まれ得る。

Ｓ…電力伝送システム
１…送電装置
１Ａ…高周波電流供給部
２…受電装置
２Ａ…変換部
１０…コイル部品
１１…第１平面コイル
１１ｎ…ターン部
１１Ｅ…導電体
１２…第２平面コイル
１２ｎ…ターン部
１２Ｅ…導電体
１４…接続配線部
２０…磁気シールド部材
３０…保持体
３１…第１層
３２…第２層
３３…第３層
３４…壁部
Ｃ１…第１中心軸線
Ｃ２…第２中心軸線

Claims (20)

1. 第１平面コイルと、
   前記第１平面コイルと重ねられた第２平面コイルと、
   前記第１平面コイルにおける前記第２平面コイルと対面する面の反対の面を覆う部分を含み、磁性を有する保持体と、
   前記保持体の前記覆う部分における前記第１平面コイルと対面する面の反対の面と対面するように配置される磁気シールド部材と、
   を備え、
   前記第１平面コイルと前記第２平面コイルは、直列に接続され、
   前記第２平面コイルの厚さは、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である、コイル部品。
2. 前記第１平面コイル及び前記第２平面コイルは、７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流を供給されるか、又は、７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流磁界を供給されるようになっている、請求項１に記載のコイル部品。
3. 前記第１平面コイルの厚さは、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である、請求項１に記載のコイル部品。
4. 前記第１平面コイルと前記第２平面コイルは隙間を空けて重なり、
   前記隙間は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、請求項１に記載のコイル部品。
5. 前記保持体は、前記第１平面コイルと前記第２平面コイルとが隙間を空けて重なる状態で前記第１平面コイルと前記第２平面コイルとを一体的に保持し、
   前記保持体は、前記第１平面コイルの側面を覆う部分と、前記隙間を充填する部分とをさらに含む、請求項１に記載のコイル部品。
6. 前記保持体は、樹脂と、前記樹脂に保持された磁性体粒子とを含む、請求項５に記載のコイル部品。
7. 前記保持体の比透磁率は、５．０以上である、請求項５に記載のコイル部品。
8. 前記保持体は、前記第２平面コイルから突出する壁部を含む、請求項５に記載のコイル部品。
9. 前記磁気シールド部材は、プレート状のフェライトを含む、請求項１に記載のコイル部品。
10. 前記磁気シールド部材の比透磁率は、５００以上である、請求項１に記載のコイル部品。
11. 前記第１平面コイル及び前記第２平面コイルはそれぞれ、それぞれの中心軸線に直交する方向に配列された複数のターン部を含み、
    前記第１平面コイルの前記複数のターン部のいずれかと、前記第２平面コイルの前記複数のターン部のいずれかとは、前記第１平面コイルの軸方向で部分的に重なり、前記第１平面コイルの軸方向で重なる前記第１平面コイルのターン部の一部と前記第２平面コイルのターン部の一部とは、互いに平行に延びる、請求項１に記載のコイル部品。
12. 前記第１平面コイルの材質と前記第２平面コイルの材質は、同じである、請求項１に記載のコイル部品。
13. 前記第１平面コイルのターン数及び前記第２平面コイルのターン数は、４以上１２以下である、請求項１に記載のコイル部品。
14. 前記第１平面コイル及び前記第２平面コイルは、一辺が８００ｍｍの正方形に収まるサイズである、請求項１に記載のコイル部品。
15. 前記第１平面コイルと前記第２平面コイルとの間に配置される偶数個の他の平面コイルをさらに備え、
    前記第１平面コイル、前記他の平面コイル、及び前記第２平面コイルは直列に接続され、
    前記他の平面コイルにおける前記第１平面コイルに接続される平面コイル及び当該平面コイルと異なる平面コイルのうちの少なくとも前記異なる平面コイルの厚さは、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である、請求項１に記載のコイル部品。
16. 前記他の平面コイルのうちの前記第１平面コイルに接続される平面コイルの厚さも、０．１５ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下である、請求項１５に記載のコイル部品。
17. 請求項１に記載のコイル部品を備える、送電装置。
18. ７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流を前記コイル部品に供給する高周波電流供給部をさらに備える、請求項１７に記載の送電装置。
19. 請求項１に記載のコイル部品を備える、受電装置。
20. 前記コイル部品で電磁誘導により生じる７９ＫＨｚ以上９０ＫＨｚ以下の交流電流を直流電流に変換する変換部をさらに備える、請求項１９に記載の受電装置。

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